[發明專利]基于對稱和不對稱電網故障下雙饋風電機組轉子側協調控制方法

有效

• 申請號: 202111261976.0
• 申請日: 2021-10-28
• 公開（公告）號: CN113890436B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 顏全椿;顧文;翟學鋒;袁超;唐一銘;劉亞南;莫菲;姚瑤;吳濤;孟嘉;季潔
• 申請（專利權）人: 江蘇方天電力技術有限公司;國網江蘇省電力有限公司
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30;H02P9/00;H02J3/00;H02J3/38;H02P101/15
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 羅運紅

本發明公開了一種基于對稱和不對稱電網故障下雙饋風電機組轉子側協調控制方法，包括：S1：檢測電網故障的類型，當電網發生對稱故障時，轉子側變流器采用S3中的控制策略；S2：檢測到電網發生不對稱故障時，轉子側變流器采用S4中的控制策略；S3：根據檢測的三相電壓跌落深度，計算無功電流的控制參考值，與實際值的差值經PI控制器后得到電壓控制值，根據定子電流的勵磁動態過程，在電壓控制值上增加動態補償量，提高控制準確性；S4：在旋轉坐標系下分離出電壓和電流的正負序分量，計算轉子正序電流控制參考值，根據變流器的輸出電壓極限，計算負序分量的控制參考值，抑制轉子過電流現象。

技術領域

本發明涉及一種基于對稱和不對稱電網故障下雙饋風電機組轉子側協調控制方法，屬于轉子側協調控制技術領域。

背景技術

隨著可再生能源的大力推廣，風電作為主要的清潔能源之一，總裝機容量、在電網中所占的比例也不斷擴大。其中基于雙饋發電機的變頻雙饋風電系統仍是目前風力發電的主流選擇。在風電系統的運行過程中，電網電壓的狀態也影響著風電的發電量和穩定性，同時由于電網故障時有發生，在故障期間電網電壓總處于波動期間，因此研究在電網電壓跌落時雙饋風電系統的穩定性十分重要。

電網電壓發生跌落時，DFIG的定子和轉子電壓必然會發生變化，導致暫態過程也會發生相應的變化。由于DFIG的定子側直接與電網相連，電網故障會導致DFIG過流和過壓，并可能會造成機側和轉子側變流器的損壞。

目前國內外風電機組低壓穿越控制方法主要可分為兩大類：分別是增加硬件電路和改進變流器控制方法。增加硬件電路主要是在直流側母線增加Crowbar(撬棍電路)，利用電阻等元件吸收多余的有功功率，抑制直流側電壓的升高和系統的穩定，但是由于此方法會增加額外的硬件電路，經濟性較差。改進變流器的控制方法主要集中于對稱故障或不對稱故障下的改進研究，但是電網發生故障的類型和時間具有不確定性和復雜性，少有考慮對稱故障和不對稱故障的協調控制。

因此，本發明綜合考慮了電網對稱故障和不對稱故障的情況，在不增加器件電路的前提下，分別設計了基于對稱故障和不對稱故障的轉子側改進控制策略，提高了系統的經濟性。為了協調兩種故障類型下的轉子側變流器控制方法，還設計了故障類型檢測和轉子側變流器控制方式選擇模塊，可根據實際運行中發生的不同類型的故障，動態地選擇轉子側的控制方式，提高系統應對電網故障的能力。

發明內容

發明目的：本發明的目的是為了提供克服現有技術中存在的不足的基于對稱和不對稱電網故障下雙饋風電機組轉子側協調控制方法。

技術方案：本發明提出一種基于對稱和不對稱電網故障下雙饋風電機組轉子側協調控制方法，該方法包括以下步驟：

S1：檢測電網故障的類型，當電網發生對稱故障時，轉子側變流器采用S3中的控制策略；

S2：檢測到電網發生不對稱故障時，轉子側變流器采用S4中的控制策略；

S3：根據檢測的三相電壓跌落深度，計算q軸無功電流和d軸轉子電流的控制參考值，與雙饋風電機的實際轉子電流進行比較，二者的差值經PI控制器后得到轉子電壓的控制值，根據定子電流的勵磁動態過程，在轉子電壓控制值的基礎上增加動態補償量，新的轉子電壓控制值經過坐標變換后輸送給SVPWM模塊，生成SVPWM波輸出給轉子側變流器，控制轉子側變流器的通斷，使雙饋風電機實際轉子電流與計算得到的轉子電流參考值之差在預設范圍內；

S4：在旋轉坐標系下分離出正序電壓、電流和負序電壓、電流分量，計算轉子正序電流控制參考值，將轉子正序電流參考值與實際正序電流作差，經PI控制器后輸出正序轉子電壓的控制值，再根據變流器輸出電壓極限，計算負序轉子電壓的控制值，將正、負序轉子電壓的控制值經過坐標變換，再輸送給SVPWM模塊，輸出SVPWM波控制轉子側變流器的通斷，使雙饋電機的轉子正序電流參考值與實際正序電流值的差值在預設范圍內的同時，轉子負序電壓控制值與轉子負序電壓實際值的差值也在預設范圍內。